ICRANet Newsletter

Bulletin ICRANet
Avril/Mai/Juin 2022

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RÉSUMÉ
1. Communiqué de presse ICRA - ICRANet "Gravitomagnetic interaction of a Kerr black hole with a magnetic field as the source of the jetted GeV radiation of gamma-ray bursts"
2. GCN 32169 publiée par ICRANet, 26 Juin 2022
3. Prof. Remo Ruffini Festschrift. A conference in celebration of Prof. Remo Ruffini 80th birthday, 16-18 Mai 2022, Nice et en ligne
4. Cérémonie d'attribution des MG16 Awards, 17 Mai 2022 (Nice, France) et 1 Juin 2022 (Moscou, Russie)
5. "Lunar eclipse and Mersenne Prize ceremony", une rencontre parallèle au meeting Prof. Remo Ruffini Festschrift, 16 - 18 Mai 2022, Pescara et en ligne
6. "Gerbertus' Meeting in tour", Rome, 12 Mai 2022
7. Le Prof. Ruffini à la présentation du livre "Somnium. Urla dall'Universo" par l'Ambassadeur Bruno Scapini, 27 Mai 2022, Rome
8. Dr Eduar Becerra, doctorat d'ICRANet et de l'UIS, gagne le Prix ICTP-SAIFR 2022 in Gravité Classique et ses Applications, Juin 2022
9. Nouveau protocole de coopération ICRANet - Université de Tabriz (Iran), 26 Avril 2022
10. Renouvellement de trois protocoles de coopération entre l'ICRANet et l'Institut National d'Astrophysique (INAF), l'Université de Novi Sad (Serbie) et l'Université de Belgrade (Serbie)
11. Séminaire par le Dr Stanislav Komarov auprès du centre ICRANet, 27 Mai 2027
12. Visites scientifiques auprès du centre ICRANet
13. Publications récentes

1. Communiqué de presse ICRA - ICRANet "Gravitomagnetic interaction of a Kerr black hole with a magnetic field as the source of the jetted GeV radiation of gamma-ray bursts"

Le nouveau article co-rédigé par Rueda, J. A., Ruffini R., et Kerr P. R., Gravitomagnetic Interaction of a Kerr Black Hole with a Magnetic Field as the Source of the Jetted GeV Radiation of Gamma-Ray Bursts, a été publié dans The Astrophysical Journal, Volume 929, Numéro 1 le 12 April 2022. Dans cette occasion, l'ICRA et l'ICRANet ont rédigé un communiqué de presse titré "Gravitomagnetic interaction of a Kerr black hole with a magnetic field as the source of the jetted GeV radiation of gamma-ray bursts".



A new theory explains the high-energy (photon energies of gigaelectronvolts — GeV) observed in the energetic long-duration gamma-ray bursts (GRBs) as originated in the vicinity of the black hole horizon. The theory, published today in The Astrophysical Journal [1] (https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ac5b6e), led by an ICRA-ICRANet research team (some INAF associates), is based on the "inner engine" previously introduced by the team [2, 3]. The theory, which is also shown to work in active galactic nuclei (AGNs), proofs that the rotational energy of a black hole can indeed be extracted from the horizon of the black hole, and efficiently used to power the most energetic and powerful objects in the Universe.
GRBs and binary-driven hypernovae. GRBs are one of the most complex astrophysical systems observed from ground and space in a wide window of the electromagnetic spectrum, including radio, optical, X-rays, gamma-rays in the megaelectronvolt (MeV) and the gigaelectronvolt (GeV) regimes, and ultrahigh-energy cosmic rays (UHECRs). GRBs are the most powerful transient sources of energies in the sky, releasing up to a few 10⁵⁴ erg in just a few seconds. Therefore, the luminosity of a GRB is comparable to the sum of the luminosities of all the stars in the Universe!. The emission of an energetic GRB is characterized by seven Episodes produced by specific physical processes with widely different characteristic evolution timescales ranging from 10⁻¹⁴ s to 10⁷ s or longer [4]. Although researchers soon identified that black holes must fuel GRBs, it is hard to think that a single object can explain all the above complexity. Another crucial piece of information is that one of such Episodes is an associated supernova explosion. How can a single astrophysical object lead to a supernova explosion, a black hole, and all the observed emissions at the different wavelengths? An answer to this question arises from the binary-driven hypernova (BdHN) model (see, e.g., [4], and references therein). In the BdHN scenario, the GRB originates in a binary system composed of a carbon-oxygen (CO) star and a neutron star (NS) companion. The CO star undergoes a core-collapse supernova, forming at its center a newborn neutron star, while the ejected material causes a massive accretion process onto the neutron star companion. The entity of the accretion process depends mostly on the orbital period, and only in tight binaries with orbital periods as short as a few minutes the accretion onto the neutron star companion induces its gravitational collapse, forming a newborn black hole. Three-dimensional numerical simulations of the above process in a BdHN were presented in [5]. The different fates of the binary explains the variety of GRBs, while the different physical components of the binary powered the different emission Episodes. The binaries in which the black hole is formed are called BdHN of type I. In a BdHN I, the rotational energy of the fast rotating, newborn neutron star and its interaction with the ejected material in the supernova powers the synchrotron radiation that explains the radio, optical, and X-rays emissions (see, e.g., [6]). Only the observed GeV emission [3, 7] is associated with the black hole and the process of energy extraction that is the topic of the new publication.
Black holes are storehouses of energy. Black holes were initially conceptualized either as "dead" objects or as sinks of energy. Subsequently, it was realized that much as the thermodynamical systems, black holes may interact with their surroundings exchanging energy [8, 9]. This result led to one of the most important concepts in black hole physics and astrophysics: the Christodoulou-Ruffini-Hawking black hole mass-energy formula [8-10]. In its most general form, for a rotating charged black hole, it relates the black hole mass-energy to three independent pieces: its "irreducible mass, its charge, and its angular momentum. It led to a corollary of paramount importance in astrophysics: up to 50% of the mass-energy of a charged black hole, and up to 29% of the one of a rotating black hole, could be in principle extracted!. This extraordinary result led to the alternative view of black holes as storehouses of energy which nature could potentially use, and since then this concept has permeated for fifty years as of this writing, relativistic astrophysics both theoretically and experimentally.
How much energy do we need to extract from black holes?. As we have mentioned above, researchers think that stellar-mass (i.e., of a few solar masses) black holes are involved in the emission of GRBs while, AGNs, releasing 10⁴⁶ erg s⁻¹ for billion years, must be powered by supermassive black holes of up to a few billion solar masses. However, the specific physical mechanism leading to the emission is up-to-now unknown, and theoretical efforts to find how to extract the black-hole energy have evanesced by the implausibility of their realization in nature (see, e.g. [11]). The existing models of AGN explain the observed jetted emission with massive jets powered by accretion disks around black holes, and GRBs models have inherited the same idea. These models have avoided, in practice, solving the problem of energy extraction from a black hole. Therefore, finding an astrophysically viable process that extracts the energy from a black hole has remained elusive. Because the efficiency of accretion power is low and, as such, very costly for nature, there was a need for new physics!.
From charge to effective charge. A much more efficient mechanism for the acceleration of particles should use electromagnetic fields instead of pure gravity. In particular, electric fields can be great accelerators of charged particles. One could think of allowing the black hole to have stably some net charge that produces a stable electric field. This has been a most debated topic in astrophysics because, in principle, a charged black hole could be rapidly neutralized by absorbing an electric charge of the opposite sign to its charge. In 1973, Ruffini and Treves calculated the ground state configuration of a conducting rotating sphere endowed with charge and magnetic field [12]. In classical electromagnetism, Faraday induction implies that a rotating conductor in an external magnetic field generates an electric field. Accounting for this effect, they obtained the electromagnetic field structure of the configuration and showed that in its ground state, the electric charge of the object is not a free parameter: it has a precise value that depends on the mass and size of the object, the angular momentum, and the magnetic field strength. In 1974, R. Wald studied a similar question by analyzing a rotating black hole in an external magnetic field [13]. In this case, Einstein’s theory of general relativity predicts a unique effect based on the concept of gravitomagnetism: the interaction of the gravitational field of the rotating black hole with the magnetic field induces an electric field. This is somehow analogous to the Faraday induction, but here there is no charge generating that electric field! If we think of this electric field as produced by some charge, an effective charge, then the value of such an effective charge turns out to be determined, again, only by the black-hole angular momentum and the magnetic field strength. The existence of electric fields without electric charge has led to the possibility of astrophysical black holes being efficient particle accelerators without being electrically charged objects!
The new physical mechanism. The engine presented in the new publication uses the above purely general relativistic effect of gravitomagnetism by considering a rotating black hole in an external magnetic field that induces the an electric field (see Figure 1). The theory exploits this induced electric field to accelerate charged particles (e.g. electrons/protons) in the vicinity of the black hole. Along the black hole rotation axis, the electrons are accelerated to energies of even thousands of PeV, so stellar-mass black holes in GRBs and supermassive black holes in AGNs can contribute to the observed flux of UHECRs using this mechanism. At off-axis latitudes, electrons accelerate to energies of hundreds of GeV and emit synchrotron radiation at GeV energies. This process occurs within 60◦ around the black hole rotation axis, and due to the equatorial-symmetry, it forms a double-cone of outgoing radiation. The black hole energy extraction. The energy carried out by this electromagnetic radiation is paid by the black hole which, in turn, loses its mass and angular momentum with time. This proves that we can efficiently extract energy from a rotating black hole to power the high-energy jetted emissions of GRBs and AGNs. The jetted emission does not originate from an ultra-relativistic acceleration of matter in bulk (e.g., massive jets powered by accretion disks), but from very special energy-saving general relativistic and electrodynamical process. A long march of successive theoretical progress and new physics discovered using GRBs has brought to this long-awaited result for about fifty years of relativistic astrophysics. We refer the interested reader to [1] for further details. As pointed out by the Referee: this paper pursues a very important problem in astrophysics, the generation of GRBs ... the problem of ultra-high energy radiation production using clean general relativistic approach.

[1] J. A. Rueda, R. Ruffini, and R. P. Kerr, Astroph. J. 929, 56 (2022), arXiv: 2203.03471.
[2] J. A. Rueda and R. Ruffini, European Physical Journal C 80, 300 (2020), 1907.08066.
[3] R. Ruffini, R. Moradi, J. A. Rueda, L. Becerra, C. L. Bianco, C. Cherubini, S. Filippi, Y. C. Chen, M. Karlica, N. Sahakyan, et al., Astroph. J. 886, 82 (2019), 1812.00354.
[4] R. Ruffini, R. Moradi, J. A. Rueda, L. Li, N. Sahakyan, Y. C. Chen, Y. Wang, Y. Aimuratov, L. Becerra, C. L. Bianco, et al., MNRAS (2021), 2103.09142.
[5] L. Becerra, C. L. Ellinger, C. L. Fryer, J. A. Rueda, and R. Ruffini, Astroph. J. 871, 14 (2019), 1803.04356.
[6] J. A. Rueda, R. Ruffini, M. Karlica, R. Moradi, and Y. Wang, Astroph. J. 893, 148 (2020), 1905.11339.
[7] R. Moradi, J. A. Rueda, R. Ruffini, and Y. Wang, Astron. Astroph. 649, A75 (2021), 1911.07552.
[8] D. Christodoulou, Phys. Rev. Lett. 25, 1596 (1970).
[9] D. Christodoulou and R. Ruffini, Phys. Rev. D 4, 3552 (1971).
[10] S. W. Hawking, Physical Review Letters 26, 1344 (1971).
[11] R. Penrose and R. M. Floyd, Nature Physical Science 229, 177 (1971).
[12] R. Ruffini and A. Treves, Astroph. Lett. 13, 109 (1973).
[13] R. M. Wald, Phys. Rev. D 10, 1680 (1974).

Pour le communiqué de presse sur le site web d'ICRANet: http://www.icranet.org/communication/

2. GCN 32169 publiée par ICRANet, 26 Juin 2022

TITLE: GCN CIRCULAR
NUMBER: 32169
SUBJECT: GRB 220527A: A BdHN I with a clear UPE phase
DATE: 22/06/06 15:33:00 GMT
FROM: Remo Rufinni at ICRA ruffini@icra.it

R. Ruffini, Y. Aimuratov, L. Becerra, C.L. Bianco, Y.-C. Chen, C. Cherubini, S. Eslamzadeh, S. Filippi, M. Karlica, L. Li, G.J. Mathews, R. Moradi, M. Muccino, G.B. Pisani, F. Rastegarnia, J.A. Rueda, N. Sahakyan, Y. Wang, S.-S. Xue, on behalf of the ICRA, ICRANet-INAF team, report:
GRB 220527A is observed by AGILE (Ursi et al. 2022, GCN 32129), Fermi (GCN 32130, Bissaldi et al. 2022, GCN 32131, Mangan et al. 2022, GCN 32133), Swift (B. Sbarufatti et al. 2022 GCN 32135, A. Tohuvavohu. 2022, GCN 32136), CALET (Yamaoka et al. 2022, GCN 32139), AstroSat (Gopalakrishnan et al. 2022, GCN 32140), and Konus-Wind (Lysenko et al. 2022, GCN 32152).
With the redshift z = 0.857 of GRB 220527A (D. Xu et al. 2022, GCN 32141), the isotropic energy of this GRB in 10 keV - 10 MeV, and 20 keV - 16 MeV ranges are E_iso=(2.60 +\- 0.14)x10^{53} erg, and E_iso=1.22(-0.06,+0.07)x10^{53} erg, respectively (A. Lysenko et al. 2022, GCN 32152). The ultra-relativistic prompt emission phase of this GRB, originating from the over-criticl electric field around the black hole (Moradi et al 2021, Phys. Rev. D 104, 063043) extends from rest-frame time of 3.7s to 5.4s. The UPE phase is best fitted by a cutoff power-law plus blackbody spectrum (CPL+BB) with best fit parameters of: alpha = -0.57, Ep = 109.5 keV, beta = -2.36, kT = 47.8 keV.
In addition to the above observations, the following observation of the GeV emission (E. Bissaldi et al. 2022, GCN 32131), originated from the newborn black hole (R. Ruffini et al. 2019 ApJ 886 82) and the afterglow emission (B. Sbarufatti et al. 2022 GCN 32135, A. Tohuvavohu. 2022, GCN 32136) originated from the newborn neutron star (J.A. Rueda et al. 2020 ApJ 893 148), confirm this GRB is a BDHN I.
Following Ruffini et al. 2021 (MNRAS, 504, 5301,doi:10.1093/mnras/stab724), we predict the emergence of an optical supernova peak to be detected at (25.1+/-3.5) days after the trigger (June 21th 2022, uncertainty from June 18th 2022 to June 24th 2022), with the bolometric optical luminosity of L_SN,b=(9.0+/-2.7)x10^{42} erg/s.
Follow-up optical observations for the SN peak are encouraged.

3. Prof. Remo Ruffini Festschrift. A conference in celebration of Prof. Remo Ruffini 80th birthday, 16-18 Mai 2022, Nice et en ligne

La conférence "Prof. Remo Ruffini Festschrift, a conference in celebration of Prof. Ruffini's 80th birthday" a au lieu du 16 au 18 Mai 2022 auprès du Siège ICRANet à Villa Ratti (Nice, France). Il s'agitait d'une conférence hybride, soit en personne qu'en ligne.
Plus de 90 participants de 26 différents pays du mondes ont pris partie à la conférence et ont donné des présentations scientifiques, mais ils ont aussi rappelé le rôle important joué par le Prof. Ruffini dans le domaine de l'Astrophysique Relativiste, partagé des bons souvenirs passés avec le Prof. Ruffini en donnant ainsi leur félicitations. Parmi les conférenciers il y avait: Yerlan Aimuratov (ICRANet, Fesenkov Astrophysical Institute), Lorenzo Amati (INAF OAS), Stefano Ansoldi (Università di Udine), Carlos Arguelles (UNLP, CONICET), Xinhe Bao (Président de l'USTC), Laura Becerra (Pontificia Universidad Católica de Chile), Donato Bini (CNR), Yifu Cai (USTC), Pascal Chardonnet (attaché pour la coopération scientifique à l'Ambassade de France en Algérie), Pisin Chen (LeCoSpa), Christian Cherubini (Université Campus Bio-Medico de Rome), Demetrios Christodoulou (ETH Zurich), Zigao Dai (USTC, Nanjing University), Thibault Damour (IHES), Massimo Della Valle (INAF), Nathalie Deruelle (IHES), Hansjoerg Dittus (ZARM, Université de Brême), Simonetta Filippi (Université Campus Bio-Medico de Rome), Christopher Fryer (Los Alamos National Laboratory), Jiangong Gao, Daniele Gregoris (Jiangsu Université de Science et Technologie), Mimoza Hafizi (Université de Tirana), Wenbiao Han (SHAO), Luca Izzo (Université de Copenhague), Robert Jantzen (Villanova University), Vladimir Karas (Académie Tchèque des Sciences), Roy Kerr (Université de Canterbury, Nouvelle Zélande), Claus Laemmerzahl (ZARM, Université de Brême), Giovanni Lamanna (LAPP), Liang Li (ICRANet), Manuel Malheiro (Istituto Tecnologico de Aereonautica -ITA), Grant Mathews (Université de Notre Dame), Felix Mirabel (IAFE Argentina, CEA Saclay), Rahim Moradi (ICRANet), Ehud Nakar (Université de Tel Aviv), Tsvi Piran (Hebrew Université de Jérusalem), Peter Predehl (MPE), Brian Punsly (ICRANet), Sang Pyo Kim (Gunsan National University), Hernando Quevedo (UNAM), Johann Rafelski (Université de l'Arizona), José Rodriguez (UIS, ICRANet), Jorge Rueda (ICRANet Ferrara), Sara Saghafi (Université de Mazandaran), Narek Sahakyan (Directeur du siège ICRANet en Arménie), Stefano Scopel (Sogang University, CQeST), Soroush Shakeri (Université de la Technologie à Isfahan), Zhiqiang Shen (Directeur Général SHAO), Costantino Sigismondi (ICRANet), Yousef Sobouti (IASBS), Rashid Sunyaev (IKI, Académie Russe des Sciences), Marco Tavani (INAF), Saken Toktarbay (Al-Farabi Kazakh University), Aldo Treves (Université de Insubria), Gregory Vereshchagin (ICRANet), Yu Wang (ICRANet), Hyung Won Lee (Inje University), Shesheng Xue (ICRANet), Yefei Yuan (USTC), Alexander Zakharov (ITEP), Cesar Zen Vasconcellos (UFRGS), Bing Zhang (University of Nevada) and Yunlong Zheng (USTC).



Certains des conférenciers ont participé en personne et se sont rendu auprès du siège ICRANet à Villa Ratti, Nice, pour rejoindre le Prof. Ruffini. La Dr Agnès Rampal, assistante au Maire de Nice et le Dr Xavier Latour, Vice-président de la Métropole Nice Côte d'Azur, ont participé au meeting en personne le jour de l'anniversaire du Prof. Ruffini, le 17 Mai, pour lui donner leur meilleurs vœux, aussi au nom du Maire de Nice, H.E. Christian Estrosi.
Le riche programme de la conférence était articulé dans 4 sessions principales, pour répondre aux différents fuseau horaires et pour faciliter la participation des plusieurs participants du monde entier. Les premières sessions du matin étaient dédiées principalement aux connections avec la Chine, la Korè et l'Iran. Cela était suivi par la session du matin, une pause repas (qui ont vu la participation principalement des scientifiques de l'Europe) et une session de l'après-midi, principalement suivie par les scientifiques de l'Amérique du nord et du sud.
Pour plus d'information sur la rencontre, veuillez consulter le site: https://indico.icranet.org/event/3/.
Pour les enregistrements des différents sessions, veuillez consulter le canal YouTube de l'ICRANet: https://www.youtube.com/playlist?list=PLr5RLbSWSonvwinAmihhTf675um9A_GqZ

4. Cérémonie d'attribution des MG16 Awards, 17 Mai 2022 (Nice, France) et 1 Juin 2022 (Moscou, Russie)

À l'occasion des célébrations pour le 80^ème anniversaire du Prof. Ruffini, a été organisé une cérémonie officielle pour l'attribution des statuette des MG16 awards. Le meeting MG16 s'est tenu du 5 au 10 Juillet 2021 en ligne, en suivant les règlements du Covid-19 qui imposait des restrictions aux voyages et à l'organisation des rencontres en personne. Donc, les MG16 Awards ont étés présentés au Siège ICRANet à Nice, Villa Ratti, le 17 Mai 2022 par la Prof. Nathalie Deruelle, le Prof. Jorge Rueda et le Prof. Narek Sahakyan au Prof. Tsvi Piran (Université hébraïque de Jérusalem), au Prof. Peter Predehl (au nom du Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics - MPE) et au Prof. Rashid Sunyaev (au nom du Space Research Institute IKI de l'Académie des Sciences de Russie).

Fig. 3: le Prof. Tsvi Piran en train de recevoir son MG16 Award auprès du siège ICRANet à Villa Ratti (Nice) le 17 Mai 2022, par la Prof. Nathalie Deruelle (IHES).	Fig. 4: le Prof. Peter Predehl en train de recevoir son MG16 Award auprès du siège ICRANet à Villa Ratti (Nice) le 17 Mai 2022 par le Prof. Jorge Rueda (ICRANet).

À la fin de la cérémonie, le Prof. Piran et le Prof. Sunyaev ont signé le mur de Villa Ratti, juste à coté des personnalités éminentes (scientifiques, politiciens, artistes, ...) qui avaient visité le siège ICRANet à Nice.

Fig. 5: le Prof. Rashid Sunyaev, Académie des Sciences de Russie, en train de signer le mur du siège ICRANet à Villa Ratti (Nice) le 17 Mai 2022.	Fig. 6: le Prof. Tsvi Piran, Université hébraïque de Jérusalem, en train de signer le mur du siège ICRANet à Villa Ratti (Nice) le 17 Mai 2022.

Le 1 Juillet 2022, le MG16 Award a été livré aussi au Prof. Alexander Shirshakov (au nom de la S.A. Lavochkin Association, part du Roskosmos), qui avait reçu ce prix en 2021. La cérémonie officielle a été organisée dans le musée de l'entreprise à Moscou (Russie).
Ce prix a été assigne pour "the unique achievements in the study of Black Holes, in particular for the very precise X-ray map of the sky".
"Spektr-RG is a great project. This is really so. So much has been done. I wish to add that this project allowed to grow the whole new generation of engineers, developers and manufacturers. I sincerely believe that this award is not the last one." - a dit le Premier Directeur adjoint, Aleksandr Shirshakov, en train de recevoir le MG16 Award.
"The award is cast is silver and represents the projection of particle orbits around the rapidly rotating Black Holes" - a dit le PI du projet Spektr-RG, le chef de la division des hautes énergies astrophysiques auprès de l'Institut de Recherche Spatiale (IKI) de l'Académie des Sciences de Russie, Rashid Sunyaev. "This is almost the limiting rotation of the black hole, and here is a number of particle trajectories represented" - il a dit pendant qu'il donnait le MG16 Award au Premier Directeur adjoint de l'association Lavochkin.

Fig. 7: De gauche à droite: le Prof. Alexander Shirshakov (Directeur adjoint de S.A. Lavochkin Association) et le Prof. Rashid Sunyaev avec la statuette MG16 Award, 1 Juillet 2022.

Veuillez consulter des communiqués de presse (en russe) aux liens suivants:
• https://360tv.ru/news/mosobl/npo-imeni-lavochkina-v-himkah-poluchil-mezhdunarodnuju-premiju/?utm_source=yxnews&utm_medium=desktop
• https://www.laspace.ru/press/news/events/010620222/
• https://tass.ru/kosmos/14791015?utm_source=google.com&utm_medium=organic&utm_campaign=google.com&utm_referrer=google.com
• https://novosti-kosmonavtiki.ru/news/83790/
• https://www.interfax.ru/russia/844440

5. "Lunar eclipse and Mersenne Prize ceremony", une rencontre parallèle au meeting Prof. Remo Ruffini Festschrift, 16 - 18 Mai 2022, Pescara et en ligne

À l'occasion des célébrations pour le 80^ème anniversaire du Prof. Ruffini, Directeur d'ICRANet et Président d'ICRA, ainsi que à l'occasion de l'éclipse totale de Lune en 2022, le Prof. Costantino Sigismondi, collaborateur d'ICRANet, a organisé une rencontre parallèle auprès du centre ICRANet à Pescara du 16 au 18 Mai 2022.
Les étudiants de 2 classes du Lycée scientifique Galileo Galilei de Pescara, sous la supervision de la Prof. Tiziana Pompa, ont participés à cette rencontre.
Le meeting a commencé le 16 Mai, de 4 heures à 6 heures du matin à Lanciano (Abruzzo, Italie) avec l'observation en ligne de l'éclipse de Lune, suivie par le lever du Soleil à 256 m d'altitude, dépression et réfraction d'horizon. La rencontre s'est tenue de 15 h à 16 h de l'après-midi auprès du siège ICRANet à Pescara et a commencé avec la visite du centre par les étudiants. Après, le Prof. Sigismondi a parlé des mesures différentielles de ΔUT1 au méridien de Santa Maria degli Angeli à Rome et le Prof. J.M. Pasachoff a présenté un talk en ligne titré "Preliminary analysis on the Lunar Total Eclipse of May 16,2022: is there still science with eclipses?". De 20 heures à 22 heures, le Prof. Sigismondi a organisé une observation du crépuscule derrières les collines et du lever de la lune dès le port canal de Pescara, en opposition du Soleil, mais aussi une observation du transit de la Station Spatial Internationale et l'instant d'immersion à l'ombre de la Terre (comme l'éclipse de la Lune) à 21:01:24 heures.

Fig. 8: Pescara - le 17 Mai, 5:52 heures du matin.	Fig. 9: Éphémérides calculées pour Pescara, le 16 Mai, légèrement en avance par rapport aux données observées. En fait, les éléments orbitaux de l'ISS sont changés manuellement avec l'éclairage périodique des roquettes, pour éviter la chute dans l'atmosphère pour un minimum de friction qui s'expérimente à 400 km d'altitude.

Le mardi 17 Mai, le Prof. Sigismondi a organisé à Pescara, de 5 heures à 6 heures du matin, l'observation de Venus, Jupiter, Mars et Saturne et le lever du soleil au niveau de la mer. Cette observation a été suivie par une présentation dans l'après-midi sur le forçage solaire aux changements climatiques.
Ensuite, le Dr Carlo Masci, Maire de la ville de Pescara, a participé à la cérémonie d'attribution des Prix Mersenne 2022, à l'occasion du 80ème anniversaire du Prof. Remo Ruffini. Cet événement a été diffuse en ligne et inclut dans le programme de la conférence Prof. Ruffini Festschrift. Inspiré par la figure de Marino Mersenne (1588-1648), alors référent européen pour tous les scientifiques, l'ICRANet a encouragé et établie ce prix en 2019, avec le parrainage de la Commission IAU sur l'histoire de l'astronomie (Commission C3) et idéalement continue ce travail dans le domaine de l'astrophysique relativiste, grâce a son solide réseau des scientifiques du monde entière.
Plusieurs étudiants éminents ont reçu le prix par le Maire de Pescara, c'est a dire Daniele Spalletti (Institute technique Galileo Ferraris, Rome), Gabriele Orsini (Institute technique Galileo Ferraris, Rome) and Giulia Andreasi Bassi (Institute technique Galileo Ferraris, Rome) pour l'édition 2022 du Mersenne Prize; Aurora Delli Rocioli (Lycée scientifique Galileo Galilei, Pescara) et Diego Guglielmi (Institute technique Galileo Ferraris, Rome) pour l'édition 2021; et Christian Genghini (IIS Federico Caffè, Rome), Francesco Di Iacovo (IIS Federico Caffè, Rome), Gabriele Becagli (IIS Federico Caffè, Rome) et Roberta Chaicchiaretta (Lycée scientifique Galileo Galilei, Pescara) pour l'édition 2020.

Fig. 10: S.E. Carlo Masci, Maire de Pescara, avec le Prof. Costantino Sigismondi, pendant la cérémonie officielle pour l'attribution des Prix Mersenne 2022 auprès du siège d'ICRANet à Pescara, le 17 Mai 2022.	Fig. 11: S.E. Carlo Masci, Maire de Pescara, avec des étudiants qui ont reçu le Prix Mersenne auprès du siège d'ICRANet à Pescara, le 17 Mai 2022.

Pour le communiqué de presse: http://www.icranet.org/communication/16052022/ita.pdf
Pour l'article sur le périodique "Il Centro": https://www.ilcentro.it/pescara/studenti-scienziati-i-premiati-1.2876541
Le Prof. Sigismondi a aussi préparé un podcast sur cet événement. Pour le programme et tout le matériel du podcast, veuillez consulter la page: http://www.icranet.org/index.php?option=com_content&task=view&id=1444

6. "Gerbertus' Meeting in tour", Rome, le 12 Mai 2022

Le congrès annuel en l'honneur de Gerbert d'Aurillac, scientifique, astronome savant et Pape, a eu lieu le 12 Mai 2022 et a été coordonné, au niveau international, comme les congrès précédents, par le Prof. Costantino Sigismondi, collaborateur d'ICRANet. Cette année, il a été organisé comme un «rendez-vous en tournée» dans 3 lieux principaux, symboliques pour Gerbert.

Fig. 12: Le Soleil et la Lune dans la mosaïque de l'abside de St. Maria Maggiore à Rome, fait par Jacopo Torriti (13ème siècle).

La rencontre a commencé à 11 heures de jeudi 12 Mai 2022, depuis la Basilique papale de Santa Maria Maggiore à Rome. Le Soleil et la Lune sur l'abside de cette Basilique ont été réalisés par Jacopo Torriti au 13^ème siècle. L'inscription latine sous Jésus et Marie lit: "Maria Virgo Assumpta Est ad Aethereum Thalamum in quo Rex Regum Stellato Sedet Solio". La Vierge Marie a été assumée au thalamus céleste, où le Roi des rois est assis sur le trône étoilé où Gerbert-Sylvestre II a guidé une célèbre procession dans la nuit du 15 août 1000, jusqu'au Laterano.
Après cette visite, la rencontre s'est déplacée à la Basilique de Santa Croce in Jérusalem, où Gerbert a célébré la messe le 3 Mai 1003 et a commencé à être malade. Une légende apparue en 1080 après JC (Guillaume de Malmesbury) attribue à Gerbert l'invention d'un automate. Il prédisait que Gerbert ne mourrait pas s'il n'allait pas à Jérusalem, et la messe à Santa Croce "à Jérusalem" représentait la violation de la "condition d'immortalité" obtenue par l'automate magique.
La rencontre s'est ensuite déplacée vers la Basilique de San Giovanni in Laterano, où se trouve toujours l'épitaphe du tombeau de Gerbert, incluse par Francesco Borromini dans la rénovation de la Basilique en 1648, sur la volonté du pape Benoît XIV (fondateur de l'Académie pontificale des Sciences). Au-delà de la légende de sa tombe, qui émettrait de l'humidité pour la mort d'un Pape ou d'un Cardinal, et au-delà d'une autre sur son corps découpé en morceaux (fausse, après vérification en 1648), Gerbert d'Aurillac (ca 938-12 Mai 1003) était reconnu comme le plus grand érudit de son temps. Évêque de Reims, Ravenne et Rome, il a "sauté de R à R en R" dans ses trois archevêchés, dans une période caractérisée par la règle selon laquelle un évêque ne pouvait pas changer de site.
Gerbert d'Aurillac a introduit en Europe l'Astrolabe et l'Abacus des Arabes, inventant même de nouveaux algorithmes pour accélérer leurs calculs. Il était également théoricien de la musique et facteur d'orgues, ainsi qu'un philosophe qui a anticipé l'école scolastique. Son épistolaire est le plus vaste de son temps, démontrant qu'il était aussi un fin politicien, géographe, scientifique, enseignant et pasteur.
Un invité spécial de cet événement était le Prof. Luca Montecchio (UniEcampus), historien et auteur de "Gerberto d'Aurillac. Silvestro II" avec graphe.it (2011).

Fig. 13: La tombe de Gerbert visité le 12 Mai 2022: la cocarde y affiché par le Gouvernement hongrois, chaque année, est un symbole pour se rappeler du rôle du Pope Sylvestre II dans la création de ce pays, par la consécration de la couronne de son Roy St. Steven en 1000.

Pour le site web du meeting: http://www.icra.it/gerbertus/gerb-tour2022.htm
Pour l'histoire des précédentes meeting depuis 2003: http://www.icra.it/gerbertus

7. Le Prof. Ruffini à la présentation du livre "Somnium. Urla dall'Universo" par l'Ambassadeur Bruno Scapini, 27 Mai 2022, Rome

Le 27 Mai 2022, le Prof. Ruffini a été invite à la présentation du livre "Somnium. Urla dall'Universo", écrit par l'Ambassadeur Bruno Scapini, ancien Ambassadeur d'Italie en Arménie.
Le livre, édité par Calibano, a été présenté dans la salle de conférence de l'Hôtel Donna Laura Palace à Rome (Italie).
Ambassadeur Scapini affirme que la géopolitique est en train de se déplacer dans l'espace et que sa militarisation pourrait être une risque que l'humanité devrait effacer dans le futur. Dans ce livre, Scapini raconte l'histoire de Timothy Sanders, un jeun astrophysicien et aspirant astronautique de la NASA, qui observe, de l'Observatoire du Mount Palomar, un mystérieux objet non identifié qui est en train de s'approcher à la Terre. Cette découverte le conduit à un affaire d'espionnage délicat entre les Etats Unis et la Russie, mais aussi à une histoire d'amour dangereuse. Dans tout cas, Sanders découvrira le créateur de ce projet de militarisation néfaste seulement après une série d'aventures dans lesquelles il risquera sa vie.
La conférence a été modéré par la Dr Maria Grazia De Angelis, présidente de l'association italienne pour l'étude du travail et a vu la participation de la critique littéraire, la Prof. Marina Pratici, et du Professeur Remo Ruffini, Directeur d'ICRANet. Au cours de son intervention, le Prof. Ruffini a remercié l'Ambassadeur Scapini pour son invitation et a illustré ses recherches récentes et les résultats obtenus grâce à la collaboration constante avec son groupe de recherche ainsi qu'avec des scientifiques du monde entier. Chaque jour, chaque minute et chaque seconde, grâce aux observations et à l'analyse des données, ils font de nouvelles découvertes qui contribuent à comprendre toujours mieux la structure de notre Univers.

Fig. 14: le Prof. Ruffini à l'occasion de la présentation du livre "Somnium. Urla dall'Universo" par l'Ambassadeur Bruno Scapini le 27 Mai 2022 à Rome, avec la Dr Maria Grazia De Angelis et la Prof. Marina Pratici.

Veuillez trouver plus d'informations au lien suivant (en italien):
http://www.ln-international.net/home/news/10597/bruno-scapini--presenta-a-roma-il-suo-ultimo-romanzo--somnium-urla-dall-universo
https://kmetro0.it/2022/05/29/somnium-urla-dalluniverso-fantapolitica-o-realta/

8. Dr Eduar Becerra, doctorat d'ICRANet et de l'UIS, gagne le Prix ICTP-SAIFR 2022 in Gravité Classique et ses applications, Juin 2022

Nous sommes heureux d'annoncer que le Dr Eduar Becerra (ancien étudiant du doctorat d'ICRANet et de l'Universidad Industrial de Santander-Bucaramanga, Colombie) a obtenu une mention honorable pour le Prix 2022 ICTP-SAIFR, dans le domaine de la Gravité Classique et ses Applications pour l'article "Geodesics in space-time of self-gravitating dark matter and its application to stellardynamics around the Galactic center".
La compétition annuelle pour le Prix 2022 ICTP-SAIFR dans le domaine de Gravité Classique et ses Applications aime à la stimulation du développent de la communauté latino-américaine dans la recherche sur les ondes gravitationnelles en rapide évolution. Ce prix récompense les recherches de thèses de doctorat de qualité exceptionnelle et les résultants obtenus dans le domaine de la gravité classique et ses applications dans la physique des ondes gravitationnelles, l'astrophysique et la cosmologie. Le prix annuel consiste dans $1000 reais brésiliens, un certificat et les frais de déplacement et locaux pour présenter une conférence invitée au meeting annuel ICTP-SAIFR sur la gravité classique et ses applications.
Pour la page web de ce Prix veuillez consulter ce lien: https://www.ictp-saifr.org/gravityprize/

9. Nouveau protocole de coopération ICRANet - Université de Tabriz (Iran), 26 Avril 2022

Le 26 Avril 2022 l'ICRANet a signé un nouveau protocole de coopération avec l'Université de Tabriz en Iran. Ce protocole a été signé par le Dr Safar Nasrollahzadeh (Chancelier de l'Université de Tabriz), par le Prof. Amin Rezaei Akbarieh (Faculté de Physique à l'Université de Tabriz), par le Prof. Remo Ruffini (Directeur d'ICRANet) et par le Prof. Narek Sahakyan (Directeur du siège ICRANet en Arménie).
Ce protocole demeurera valide pour 5 années et les principales activités conjointes qui seront développées dans le cadre de cet accord comptent: la promotion des activités de recherche et d'observation dans le champ de l'astrophysique relativiste; la collaboration entre des membres de la Faculté, des chercheurs, des post-doctorat fellows et des étudiants; l'organisation de séminaires, conférences, workshops, cours de formations et de recherche, et publications conjointes.
Pour le texte du protocole: http://www.icranet.org/index.php?option=com_content&task=view&id=1445

10. Renouvellement de trois protocoles de coopération entre l'ICRANet et l'Institut National d'Astrophysique (INAF), l'Université de Novi Sad (Serbie) et l'Université de Belgrade (Serbia)

Renouvellement du protocole de coopération entre l'ICRANet et l'Institut National d'Astrophysique (INAF), 25 Mars 2022

Le 7 Avril 2022, l'ICRANet a reçu la confirmation officielle du renouvellement du protocole de coopération entre l'ICRANet et l'Institut National d'Astrophysique (INAF). Le renouvellement a été signé le 25 Mars 2022 par le Prof. Marco Tavani (Président de l'INAF) et par le Prof. Remo Ruffini (Directeur d'ICRANet). Cet accord demeurera valide pour 3 années et les principales activités conjointes qui seront développées dans le cadre de cet accord comptent: la promotion des activités de recherche et d'observation dans le champ de l'astrophysique relativiste; la collaboration entre des membres de la Faculté, des chercheurs, des post-doctorat fellows et des étudiants; l'organisation de séminaires, conférences, workshops, cours de formations et de recherche, et publications conjointes.
Pour le texte du protocole: http://www.icranet.org/inaf

Renouvellement du protocole de coopération entre l'ICRANet et l'Université de Novi Sad (Serbie), le 27 Mai 2022

Le 27 Mai 2022 le Protocol de Coopération entre l'ICRANet et l'Université de Novi Sad (UNS) a été renouvelé. Le renouvellement a été signé par le Prof. Dejan Madić (Recteur de l'UNS), par le Prof. Milica Pavkov-Hrvojević (Doyen de la Faculté des sciences à l'UNS), par le Prof. Remo Ruffini (Directeur de l'ICRANet) et par le Prof. Jorge Rueda (Professeur de la Faculté de l' ICRANet). Cet accord demeurera valide pour 5 années et les principales activités conjointes qui seront développées dans le cadre de cet accord comptent: la promotion des activités de recherche et d'observation dans le champ de l'astrophysique relativiste; la collaboration entre des membres de la Faculté, des chercheurs, des post-doctorat fellows et des étudiants; l'organisation de séminaires, conférences, workshops, cours de formations et de recherche, et publications conjointes.
Pour le texte du protocole: http://www.icranet.org/novi-sad

Renouvellement du protocole de coopération entre l'ICRANet et l'Université de Belgrade (Serbie), 21 Juin 2022

Le 21 Juin 2022, le Protocol de Coopération entre l'ICRANet et l'Université de Belgrade a été renouvelé. Le renouvellement a été signé par le Prof. Vladan Đokić (Recteur de l'Université de Belgrade) et par le by Prof. Remo Ruffini (Directeur de l'ICRANet). Cet accord demeurera valide pour 5 années et les principales activités conjointes qui seront développées dans le cadre de cet accord comptent: la promotion des activités de recherche et d'observation dans le champ de l'astrophysique relativiste; la collaboration entre des membres de la Faculté, des chercheurs, des post-doctorat fellows et des étudiants; l'organisation de séminaires, conférences, workshops, cours de formations et de recherche, et publications conjointes.
Pour le texte du protocole: http://www.icranet.org/belgrade

11. Séminaire par le Dr Stanislav Komarov auprès du centre ICRANet, 27 Mai 2022

Le 27 Mai 2022, le Dr Stanislav Komarov (Université d'État de Biélorussie et centre ICRANet à Minsk) a présenté un séminaire titré "Spectrum of electromagnetic radiation of a particle, falling into Schwarzschild black hole". Voici l'abstract:
The purpose of the work is determination of electromagnetic field of a test charge moving in the vicinity of a black hole, as well as determination of the spectrum of its electromagnetic radiation. We use multiple expansion of electromagnetic potential to find solution of the problem.
Le séminaire a été annoncé aussi sur le site web d'ICRANet: http://www.icranet.org/index.php?option=com_content&task=blogcategory&id=89&Itemid=781

12. Visites scientifiques auprès du centre ICRANet

• Prof. Massimo Della Valle (Osservatorio di Capodimonte - Italie), 11 - 12 Avril 2022
• Dr. Stanislav Komarov (Université d'État de Biélorussie, centre ICRANet à Minsk - Biélorussie), 9 - 30 Mai 2022
• Prof. Yerlan Aimuratov (Institut d'astrophysique Fesenkov et Université Nationale Kazakhe Al-Farabi), 11 Juin -31 Juillet 2022
• Tursynbek Yernazarov (Université Nationale Kazakhe Al-Farabi), 23 Juin - 10 Septembre 2022
• Mohamed Gadri (Université de Tripoli), 28 Juin -2 Juillet 2022

Pendant leur visite, ils ont eu l'opportunité de discuter de leur travaux de recherché et d'avoir des intéressants échanges d'opinion avec les autres chercheurs ICRANet de toutes les parties du monde.

13. Publications récents

J. A. Rueda, R. Ruffini, R. P. Kerr, Gravitomagnetic Interaction of a Kerr Black Hole with a Magnetic Field as the Source of the Jetted GeV Radiation of Gamma-Ray Bursts, published on Aprile 12, 2022 on ApJ, Volume 929, Number 1.
We show that the gravitomagnetic interaction of a Kerr black hole (BH) with a surrounding magnetic field induces an electric field that accelerates charged particles to ultra-relativistic energies in the vicinity of the BH. Along the BH rotation axis, these electrons/protons can reach energies of even thousands of petaelectronvolts, so stellar-mass BHs in long gamma-ray bursts (GRBs) and supermassive BHs in active galactic nuclei can contribute to the ultrahigh-energy cosmic rays thorough this mechanism. At off-axis latitudes, the particles accelerate to energies of hundreds of gigaelectronvolts and emit synchrotron radiation at gigaelectronvolt energies. This process occurs within 60° around the BH rotation axis, and due to the equatorial symmetry, it forms a double-cone emission. We outline the theoretical framework describing these acceleration and radiation processes, how they extract the rotational energy of the Kerr BH and the consequences for the astrophysics of GRBs.
DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/ac5b6e


J. Sedaghata, S.M. Zebarjadab, G.H. Bordbarac, B. Eslam Panah, Structure of Magnetized Strange Quark Star in Perturbative QCD, published in Physics Letters B 829 (2022), 137032.
We have performed the leading order perturbative calculation to obtain the equation of state (EoS) of the strange quark matter (SQM) at zero temperature under the magnetic field B= 10¹⁸ G. The SQM comprises two massless quark flavors (up and down) and one massive quark flavor (strange). Consequently, we have used the obtained EoS to calculate the maximum gravitational mass and the corresponding radius of the magnetized strange quark star (SQS). We have employed two approaches, including the regular perturbation theory (RPT) and the background perturbation theory (BPT). In RPT the infrared (IR) freezing effect of the coupling constant has not been accounted for, while this effect has been included in BPT. We have obtained the value of the maximum gravitational mass to be more than three times the solar mass. The validity of isotropic structure calculations for SQS has also been investigated. Our results show that the threshold magnetic field from which an anisotropic approach begins to be significant lies in the interval 2 x 1018 G < B < 3 x 10¹⁸ G . Furthermore, we have computed the redshift, compactness and Buchdahl-Bondi bound of the SQS to show that this compact object cannot be a black hole. DOI: https://doi.org/10.1016/j.physletb.2022.137032


Hajar Noshad, Seyed Hossein Hendi and Behzad Eslam Panah, Neutron Stars in Mimetic Gravity, published on May 3, 2022 in European Physical Journal C 82 (2022) 394.
In this paper, a modified version of the hydrostatic equilibrium equation based on the mimetic gravity in the presence of perfect fluid is revisited. By using the different known equation of states, the structural properties of neutron stars are investigated in general relativity and mimetic gravity. Comparing the obtained results, we show that, unlike general relativity, we can find the appropriate equation of states that support observational data in the context of mimetic gravity. We also find that the results of relativistic mean-field-based models of the equation of states are in better agreement with observational data than non-relativistic models.
DOI: https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-022-10358-1


Sahakyan, N.; Giommi, P., A thirteen-year-long broadband view of BL Lac, accepted for publication in MNRAS on April 12, 2022.
We present the results of an extensive analysis of the optical, ultraviolet, X-ray and γ-ray data collected from the observations of the BL Lac objects prototype BL Lacertae carried out over a period of nearly 13 years, between August 2008 and March 2021. The source is characterized by strongly variable emission at all frequencies, often accompanied by spectral changes. In the γ-ray band several prominent flares have been detected, the largest one reaching the flux of F_γ( > 196.7 MeV) = (4.39 ± 1.01) × 10^-6 photon cm^-2 s^-1. The X-ray spectral variability of the source during the brightest flare on MJD 59128.18 (06 October 2020) was characterized by a softer-when-brighter trend due to a shift of the synchrotron peak to ~10¹⁶ Hz, well into the HBL domain. The widely changing multiwavelength emission of BL Lacertae was systematically investigated by fitting leptonic models that include synchrotron self-Compton and external Compton components to 511 high-quality and quasi-simultaneous broad-band spectral energy distributions (SEDs). The majority of selected SEDs can be adequately fitted within a one-zone model with reasonable parameters. Only 46 SEDs with soft and bright X-ray spectra and when the source was observed in very high energy γ-ray bands can be explained in a two-zone leptonic scenario. The HBL behaviour observed during the brightest X-ray flare is interpreted as due to the emergence of synchrotron emission from freshly accelerated particles in a second emission zone located beyond the broad line region.
DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stac1011


Middei, Riccardo; Giommi, Paolo; Perri, Matteo; Turriziani, Sara; Sahakyan, Narek; Chang, Y. L.; Leto, C.; Verrecchia, F., The first hard X-ray spectral catalogue of Blazars observed by NuSTAR, accepted for publication in MNRAS on May 2022.
Blazars are a peculiar class of active galactic nuclei (AGNs) that enlighten the sky at all wavelengths. The electromagnetic emission of these sources is jet-dominated resulting in a spectral energy distribution (SED) that has a typical double-humped shape. X-ray photons provide a wealth of information on the physics of each source as in the X-ray band we can observe the tail of SED first peak, the rise of the second one or the transition between the two. NuSTAR, thanks to its capability of focusing X-rays up to 79 keV provides broadband data particularly suitable to compute SEDs in a still poorly explored part of the spectrum. In the context of the Open Universe initiative we developed a dedicated pipeline, NuSTAR_Spectra, a shell-script that automatically downloads data from the archive, generates scientific products and carries out a complete spectral analysis. The script homogeneously extracts high level scientific products for both NuSTAR's telescopes and the spectral characterisation is performed testing two phenomenological models. The corresponding X-ray properties are derived from the data best-fit and the SEDs are also computed. The systematic processing of all blazar observations of the NuSTAR public archive allowed us to release the first hard X-ray spectroscopic catalogue of blazars (NuBlazar). The catalogue, updated to September 30th, 2021, includes 253 observations of 126 distinct blazars, 30 of which have been multiply observed.
ArXiv: https://arxiv.org/abs/2205.05089


MAGIC collaboration, Proton acceleration in thermonuclear nova explosions revealed by gamma rays, published on April 14, 2022 in Nature Astronomy.
Classical novae are cataclysmic binary star systems in which the matter of a companion star is accreted on a white dwarf1,2. Accumulation of hydrogen in a layer eventually causes a thermonuclear explosion on the surface of the white dwarf3, brightening the white dwarf to ~10⁵ solar luminosities and triggering ejection of the accumulated matter. Novae provide the extreme conditions required to accelerate particles, electrons or protons, to high energies. Here we present the detection of gamma rays by the MAGIC telescopes from the 2021 outburst of RS Ophiuchi, a recurrent nova with a red giant companion, which allowed us to accurately characterize the emission from a nova in the 60 GeV to 250 GeV energy range. The theoretical interpretation of the combined Fermi LAT and MAGIC data suggests that protons are accelerated to hundreds of gigaelectronvolts in the nova shock. Such protons should create bubbles of enhanced cosmic ray density, of the order of 10 pc, from the recurrent novae.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41550-022-01640-z


Shesheng Xue, Spontaneous Peccei-Quinn symmetry breaking renders sterile neutrino, axion and χboson to be candidates for dark matter particles, accepted for publication in Nuclear Physics B.
We study the Peccei-Quinn (PQ) symmetry of the sterile right-handed neutrino sector and the gauge symmetries of the Standard Model. Due to four-fermion interactions, spontaneous breaking of these symmetries at the electroweak scale generates top-quark Dirac mass and sterile-neutrino Majorana mass. The top quark channel yields massive Higgs, W^± and Z⁰ bosons. The sterile neutrino channel yields the heaviest sterile neutrino Majorana mass, sterile Nambu-Goldstone axion (or majoron) and massive scalar χboson. Four-fermion operators effectively induce their tiny couplings to SM particles. We show that a sterile QCD axion is the PQ solution to the strong CP problem. The lightest and heaviest sterile neutrinos (m^e_N∼10² keV and m^t_N∼10² GeV), a sterile QCD axion (m_a<10⁻⁸ eV, g_aγ<10⁻¹³GeV⁻¹) and a Higgs-like χboson (m_χ∼10² GeV) can be dark matter particle candidates, for the constraints of their tiny couplings and long lifetimes inferred from the W-boson decay width, Xenon1T and precision fine-structure-constant experiments. The axion and χboson couplings to SM particles are below the values reached by current laboratory experiments and astrophysical observations for directly or indirectly detecting dark matter particles.
ArXiv: https://arxiv.org/abs/2012.04648